JP4750961B2

JP4750961B2 - Coke oven inside observation device

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Publication number: JP4750961B2
Application number: JP2001096648A
Authority: JP
Inventors: 正彦横溝; 道隆境田; 修治内藤; 雅人杉浦
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: JP2002294243A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークス炉における狭隘な又は管状若しくは溝状の内部構造の内部を観察する観察装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コークス炉においては、その内部に多数の燃焼室や煙道が配置され、その内部が高温にさらされ、煉瓦表面が損傷するため、該損傷状況を観察し、損傷状況に応じて煉瓦表面を補修する必要が生じる。これらコークス炉内の燃焼室や煙道は、通常は極めて狭隘であり、また高温状態で観察・補修を行う必要がある。
【０００３】
コークス炉に関しては、図６に示すように、コークスを炭化するための炭化室１３、多数の炭化室と交互に配置される燃焼室１４、蓄熱室と燃焼室の中間高さに設けられ横方向からＣＯＧを供給するダクト（ＣＯＧガンダクト１７）、地下室から蓄熱室の支柱（ピラウォール）を垂直に貫通し燃焼室に燃料ガスを供給するダクト１９、ソールフリュー部１８などが構成されている。炭化室１３については、その幅はきわめて狭いとはいえ、炭化室の窯口から炭化室の高さ以内の高さを有する観察装置や補修装置を挿入することが可能であり、種々の炭化室観察・補修装置が提案されている。例えば、特開平１１−１０６７５５号公報においては、炭化室内に挿入した観察装置で炭化室内を観察しながら移動し、移動中に得られた画像を結合して炉壁全体の観察画像を得ることのできる発明が記載されている。
【０００４】
コークス炉の構造のうちで炭化室以外、即ち、上記燃焼室１４、ＣＯＧガンダクト１７、燃料ガス供給ダクト１９、ソールフリュー部１８については、炉体表面の開口部は狭く、奥行きが極めて深く、その形状は筒形又は矩形の管状若しくは溝状の形状であり、炭化室１３の場合のような大型の観察装置を挿入することは不可能である。
【０００５】
特開２０００−１３６３８６公報においては、コークス炉の燃焼室を観察・補修する装置として、燃焼室天井のフリュー孔を通して燃焼室内に挿入されるとともに軸線回りに旋回可能なカメラランスを有する観察装置が開示されている。カメラランスは、フリュー孔から挿入可能にするために小断面であり、燃焼室内の全高さを観察するための長さを有しており、カメラランスは冷却水で冷却される。カメラランスの先端にＣＣＤカメラが配置される。ＣＣＤカメラの視野方向はカメラランスの軸線と垂直であって燃焼室の壁面に向いており、カメラランスを軸線回りに３６０°旋回して壁面の全周を観察することができる。カメラでの観察状況をモニターで目視確認し、補修すべき個所を発見する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
コークス炉内の管状若しくは溝状の内部構造の内表面を観察する観察装置において、特開２０００−１３６３８６公報に記載の発明のように、観察カメラが軸心と垂直に壁面を向き、カメラランスを旋回させて壁面の全周を観察する場合においては、要補修個所の確認はモニターを用いた目視確認となる。これでは、同時に観察できるのは内表面のごく一部であり、観察対象としている構造物の全内周面の状況を一括して把握することは困難である。
【０００７】
内周面の広い範囲を一視野に収めるため、カメラの視野をカメラランスの軸心の方向に向け、浅い角度で壁面を視野に入れて撮影することができる。このようにして撮影した内壁の画像は、カメラにごく近い側は視野に入らず、反対にカメラから遠い側の画像は撮影範囲は小さくしか写らず、必要な解像度が得られない。また、このような撮影方法では、全視野にわたってフォーカスを合わせることは困難である。
【０００８】
高温かつ深さの深い管状の内部構造を観察する場合において、該内部構造が直線状であれば、内部に挿入するための観察装置も長い直線状の装置とすることができる。特開２０００−１３６３８６公報に記載の発明においては、カメラランスは、フリュー孔から挿入して燃焼室内を観察するのに十分な長さを有し、かつ冷却水によって冷却する構造となっている。ただし、このような装置を用いるためには、挿入口の手前に長くて直線状のカメラランスを配置するための十分に広い自由空間がなければならない。挿入口の手前に十分な自由空間が存在しない場合には、たとえ内部構造が直線状であっても、カメラランスを挿入することは不可能である。
【０００９】
本発明は、コークス炉における高温かつ管状若しくは溝状の内部構造の内表面を観察する観察装置において、観察対象とする全内周面の表面状態を一括して把握することができ、かついずれの部分においても十分な解像度を得ることのできる観察装置を提供することを第１の目的とする。また、高温かつ挿入口手前に自由空間の乏しい、管状若しくは溝状の内部構造の内表面を観察することのできる観察装置を提供することを第２の目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）コークス炉の内部構造１１の内表面１０を観察する観察装置１であって、観察装置先端には観察装置１の長手方向を視野方向とした撮像装置３を配置し、撮像装置３はコークス炉内表面の特定の個所全周を線状に観察し、観察装置内部を信号通信及び電源ケーブル７を貫通させてなり、撮像装置１の視野前方に円錐状の鏡６を有し、鏡６の円錐頂部は撮像装置３の方向を向き、観察装置円周方向全周の映像が鏡に反射して前記撮像装置によって観察可能であることを特徴とする観察装置。
（２）観察装置１は可撓性を有する管状の形状を有し、観察装置１の外周部２は同軸の３重管フレキシブルホースによって冷却水流路が形成され、該冷却水流路は往路２７、復路２８、及び観察装置先端部における折り返し部２９からなり、該観察装置の先端に撮像装置３を配置してなることを特徴とする上記（１）に記載の観察装置。
（３）観察装置１の先端に光源９を有し、光源９からの光を前記円錐状の鏡６に反射させて観察装置円周方向全周に光を照射して観察部位を観察することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の観察装置。
（４）光源９は観察部位の自然光より強いエネルギーの照明を照射することを特徴とする上記（３）に記載の観察装置。
（５）観察装置内部の前記信号通信及び電源ケーブル７を貫通する空間に外部から冷却ガス３０を送り、冷却ガス３０を観察装置１の先端から吹き出して前記円錐状の鏡６に吹き付けることを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の観察装置。
（６）前記撮像装置３はＣＣＤカメラであり、該ＣＣＤカメラの撮像素子は環状に配置された撮像素子であり、該環状の撮像素子３３によって内周面の線状の観察個所３１を撮像することを特徴とする上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の観察装置。
（７）環状の撮像素子として１次元ＣＣＤ素子を有することを特徴とする上記（６）に記載の観察装置。
（８）前記撮像装置３はＣＣＤカメラであり、該ＣＣＤカメラが有する２次元の撮像素子のうちの環状の部分を観察対象として選択し、該環状の部分によって内周面の線状の観察個所３１を撮像することを特徴とする上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の観察装置。
（９）観察装置１をその軸方向に移動しつつ観察装置円周方向全周を前記環状の撮像素子３３又は撮像素子のうちの環状の部分によって撮像し、該撮像結果を矩形画像３５として展開し、矩形画像３５のうちの一方の辺を観察装置円周方向全周と対応させ、他方の辺を軸方向移動位置と対応させることを特徴とする上記（６）乃至（８）のいずれかに記載の観察装置。
（１０）観察装置１の軸方向移動速度又は観察装置の軸方向位置を計測し、該計測結果に基づき、前記矩形画像３５の他方の辺の位置を観察部位と対応させることを特徴とする上記（９）に記載の観察装置。
（１１）高温のコークス炉内部を観察する観察装置１であって、観察部位と前記撮像装置との間に熱線を反射するフィルター３６を設けることを特徴とする上記（１）乃至（１０）のいずれかに記載の観察装置。
（１２）観察装置先端にぶれ防止ガイドを有することを特徴とする上記（１）乃至（１１）のいずれかに記載の観察装置。
【００１１】
本発明の上記（２）において、図５に示すように、観察装置１は可撓性を有する管状の形状を有し、観察装置１の外周部２は同軸の３重管フレキシブルホース（２４、２５、２６）によって冷却水流路が形成され、冷却水流路は往路２７、復路２８、及び観察装置先端部における折り返し部２９からなる。外周部２をフレキシブルホースで構成しているので観察装置１は可撓性を有する。フレキシブルホースは３重になっており、フレキシブルホース外管２４とフレキシブルホース仕切り管２５の間の空間を冷却水往路２７又は復路２８とし、フレキシブルホース仕切り管２５とフレキシブルホース内管２６の間の空間を冷却水の復路２８又は往路２７とする。観察装置先端部に冷却水の折り返し部２９を有するので、往路２７から注入した冷却水が復路２８を通って循環することができる。観察装置が可撓性を有するため、挿入口の手前に十分な自由空間が存在しない場合でも、観察装置を挿入することが可能になる。また、観察個所の内部空間が直線状ではなく狭隘な曲がり形状を有する場合においても、本発明によって観察装置をたわませることにより、観察装置を内部空間の奥まで挿入することが可能になる。
【００１２】
図２において、観察装置先端には観察装置の長手方向を視野方向とした撮像装置３を配置し、該撮像装置３はコークス炉内周表面の特定の個所全周を線状に観察する（３１）。観察装置１をその軸線方向に一定速度で移動しつつ撮像を行い、時間軸を観察個所の軸線方向位置とし、上記線状の観察個所３１の撮像結果を軸線方向に垂直な方向として２次元に展開すれば、観察装置の移動範囲内において、観察個所の内表面の全周を展開した撮像結果を得ることができる。
【００１３】
上記のように撮像装置３の視野方向を観察装置１の軸線方向に向けた場合、撮像装置３は壁面を角度の低い斜め方向から観察することになり、観察装置１の位置や角度のわずかなずれが撮像結果の大きなぶれにつながる。本発明の上記（１）においては、図１に示すように、撮像装置３の視野前方に円錐状の鏡６を有し、鏡６の円錐頂部を撮像装置の方向を向ける。これにより観察装置円周方向全周の映像が鏡６に反射して撮像装置３によって観察可能になる。鏡の反射を利用しつつ構造物内周表面の特定の個所全周について、線状の観察個所３１を観察する。即ち、鏡６を利用することにより、壁面の全周にわたって壁面にほぼ垂直方向に観察することになるので、観察装置１の位置や角度が若干ずれても撮像結果のぶれを小さく留めることができる。また、円錐状の鏡６を利用することにより、壁面の全周の映像をひとつの撮像装置３でとらえることが可能になる。
【００１４】
撮像装置において、本発明の上記（６）のようにＣＣＤカメラの撮像素子を環状に配置すれば、構造物内周表面の特定の個所全周の映像を該環状の撮像素子３３において結像させることにより、該撮像装置は構造物内周表面の特定の個所全周を線状に観察することが可能になる。本発明の上記（８）のように、２次元の撮像素子のうちの環状の部分を観察対象として選択し、該環状の部分によって観察装置の円周方向全周の線状部分を撮像してもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
第１に、本発明の上記（１）（３）〜（１２）について、図１〜４に基づいて説明する。
【００１６】
観察装置１は、コークス炉内の高温の管状又は溝状の内部構造１０に挿入するため、細長い円筒状の外部形状を有し、観察装置１の外周部２は水冷構造とする。図３に示すように、外周部２の内部構造を外管２１、仕切り管２２、内管２３の３重管構造とし、内管２３と仕切り管２２の間を冷却水の往路２７、外管２１と仕切り管２２の間を冷却水の復路２８とする。往路２７と復路２８はこの逆にしてもかまわないが、ケーブル７が貫通する空間の温度を低く保つためには、前者の方が好ましい。外周部２の先端に冷却水の折り返し部２９を設けることにより、外周部２の内部に冷却水を通水し、観察装置を冷却することができる。
【００１７】
観察装置１先端の内部には、撮像装置３を設ける。撮像装置３の内部には対物レンズ５及び撮像面４を有する。本発明においては、撮像面４のうち、環状の撮像素子３３の部分に結像した映像のみを観察対象とする。観察装置１の外周部２の内側には、撮像装置３と外部の機器との間を結合する信号通信及び電源のケーブル７が収納される。
【００１８】
図１に示す実施の形態は本発明の上記（１）に対応し、撮像装置３の視野前方に円錐状の鏡６を有し、円錐状の鏡６の円錐頂部は撮像装置３の方向を向いている。撮像面４から対物レンズ５を通過した光路３２は、円錐状の鏡６の表面で反射し、内部構造１１の内周面１０上にある線状の観察個所３１に到る。このような光路３２を形成する結果として、線状の観察個所３１の像は、撮像面４の上の環状の撮像素子３３の部分に結像することとなる。従って、環状の撮像素子３３の部分で得られた撮像情報を用いれば、内周面１０の線状の観察個所３１の映像を得ることができる。即ち、内周面１０全周の映像を一度に撮像面４の上に得ることができる。
【００１９】
光路３２と内周面１０との間の角度はほぼ垂直とすることができる。従って、たとえ観察装置１の先端の位置が内部構造１１の中で若干ぶれたとしても、撮像位置としての線状の観察個所３１の位置はほとんどぶれを生じない。観察装置１先端の方向が若干ぶれた場合においても、撮像位置のぶれはわずかである。従って、観察装置のぶれをそれほど気にせずに観察を行うことが可能である。
【００２０】
こうして得られた内周面１０の線状の観察個所３１の画像情報を用い、内周面１０表面の映像を得るための方法について図４に基づいて説明する。図４（ａ）において、時刻ｔ１に観察装置１は内周面１０のＡ１〜Ａ４に対応する線状の観察個所を撮像している。観察装置１は一定速度で内部構造内を移動し、時刻ｔ２において内周面１０のＢ１〜Ｂ４に対応する線状の観察個所を撮影している。撮像結果を図４（ｂ）のように展開する。時刻ｔ１のＡ１〜Ａ４の撮像結果が図４（ｂ）のＡ１〜Ａ４（〜Ａ１）の位置に表示される。時刻ｔ１からｔ２にかけて連続的にあるいは短い間隔毎に撮像された結果が図４（ｂ）の上に順次位置を変えて表示され、時刻ｔ２における画像はＢ１〜Ｂ４（〜Ｂ１）の位置に表示される。以上のように得られた表示像は、本発明の上記（９）における矩形画像３５に対応する。また、本発明の上記（１０）のように、観察装置１の軸方向移動速度又は観察装置の軸方向位置を計測し、該計測結果に基づき、矩形画像３５の他方の辺の位置を観察部位と対応させることにより、図４（ｂ）における矩形画像３５の縦軸の長さは、観察装置１の移動速度と経過時間とによって内部構造の内周面１０の軸方向長さに対応させることができる。図４（ａ）において内周面１０に存在した傷３４ａ、３４ｂは、図４（ｂ）の表示において傷３４ａ、３４ｂとして表示される。矩形画像３５の表示は、ＣＲＴや液晶表示装置のようなコンピュータディスプレイに表示することもでき、また印刷装置によって印刷することもできる。
【００２１】
このように、本発明によれば、コークス炉における管状又は溝状の内部構造の内周面を、ゆがみのない展開図として得ることができ、この展開図において観察された内表面の傷状況に基づき、内表面の補修計画を正確に立案することが可能になる。
【００２２】
図２に示す実施の形態は、撮像装置３は内部構造１１の内表面１０を直接観察する。撮像面４の環状の撮像素子３３の部分に結像するのは、内表面１０のうちの線状の観察個所３３の部分である。即ち、内表面１０上の線状の観察個所３３の映像を環状の撮像素子３３に結像し、該環状の撮像素子３３によって得られた撮像情報を用いる。この方法によっても、図４（ｂ）に示すような内表面の展開図として観察結果を表示することが可能である。
【００２３】
本発明の上記（６）のように、撮像装置３はＣＣＤカメラとし、ＣＣＤカメラの撮像素子は環状に配置された撮像素子とし、該環状の撮像素子３３によって内周面１０の線状の観察個所３１を撮像すると好ましい。ＣＣＤカメラは小型化が容易であり、かつ安価に入手することができるからである。また、本発明の上記（７）のように、環状の撮像素子３３として１次元ＣＣＤ素子を用いると好ましい。さらに、本発明の上記（８）のように、ＣＣＤカメラは２次元の撮像素子を有し、２次元の撮像素子のうちの環状の部分を観察対象として選択し、該環状の撮像素子３３の部分によって内周面の線状の観察個所３１を撮像することもできる。２次元の撮像素子を有するＣＣＤカメラは、民生品あるいは工業用カメラとして極めて容易に入手することができる。２次元の撮像素子で撮像した映像情報の内、環状の撮像素子３３の部分で撮像した情報のみを抽出することは、画像処理装置の回路的対応あるいはソフト的対応によって容易に行うことができる。
【００２４】
内部構造１１の内表面１０が高温に熱せられている場合には、該内表面１０の自発光のみに基づいて撮像することも可能である。内表面の自発光が少なく、かつ外部からの光が十分に到達しない場合は、図２に示すように観察装置１の先端に撮像装置３とともに照明装置８を配置し、観察個所を照明して観察を行うと好ましい。特に、円錐状の鏡６を有する本発明においては、本発明の上記（３）にあるように、観察装置１の先端に光源９を有し（図３）、該光源９からの光を前記円錐状の鏡６に反射させて観察装置円周方向全周に光を照射して線状の観察個所３１を観察すると好ましい。内表面１０に対してほぼ垂直に光を照射することが可能であり、少ない光量でも十分な照明効果を得ることができる。
【００２５】
照明装置８又は光源９による光の照射については、本発明の上記（４）のように、観察部位の自然光より強いエネルギーの照明を照射するとよい。
【００２６】
円錐状の鏡６を用いる本発明において、観察個所の内部構造が高温の場合には、円錐状の鏡６を冷却する必要がある。本発明の上記（５）のように、観察装置内部の前記信号通信及び電源ケーブル７を貫通する空間に外部から冷却ガス３０を送り、冷却ガス３０を観察装置１の先端から吹き出して円錐状の鏡６に吹き付けることにより、円錐状の鏡６を冷却することができる。円錐状の鏡６をステンレス鋼によって製造した場合において、上記のように冷却ガス３０を吹き付けることによって円錐状の鏡６を冷却することにより、内部構造１１の温度が８００℃程度であっても観察を行うことができる。
【００２７】
観察個所の内表面１０が極めて高温である場合には、内表面１０からの輻射熱で観察装置１が破損しないように保護する必要がある。本発明の上記（１１）にあるように、観察部位と撮像装置１との間に熱線を反射するフィルター３６を設けることにより（図５）、観察装置１を輻射熱から保護することができる。フィルター３６としては、例えば石英ガラスに金属を蒸着したものを用いると良い。
【００２８】
内周面を撮像しながら観察装置１を軸方向に移動するに際し、観察装置がぶれると撮像結果のぶれにつながる。図１に示す実施の形態ではぶれの影響は小さいが、それでも観察装置のぶれが少ないほど良好な画像を得ることができる。図２に示す実施の形態では、特に観察装置のぶれを小さくする必要がある。壁面をスムーズに上下動可能にするため、本発明の上記（１２）にあるようにぶれ防止ガイドを設け、ぶれ防止ガイドとしてローラーガイドを装置外周に設けたり、水平ダクトに挿入する場合には、装置下面にローラーやそりを設けることが有効である。
【００２９】
本発明の上記（２）について図５に基づいて説明する。
【００３０】
コークス炉の高温かつ深さの深い管状の内部構造を観察する場合において、挿入口の手前に十分な自由空間が存在しない場合には、たとえ内部構造が直線状であっても、観察装置を内部構造の深さに対応した直線状の装置としたのでは、観察装置を挿入することができない。
【００３１】
本発明の上記（２）において、観察装置１の外周部２は同軸の３重管フレキシブルホース（２４、２５、２６）によって冷却水流路が形成され、冷却水流路は往路２７、復路２８、及び観察装置先端部における折り返し部２９からなる。外周部２をフレキシブルホースで構成しているので、管状の形状をした観察装置１は可撓性を有する。フレキシブルホースは３重になっており、フレキシブルホース外管２４とフレキシブルホース仕切り管２５の間の空間を冷却水往路２７又は復路２８とし、フレキシブルホース仕切り管２５とフレキシブルホース内管２６の間の空間を冷却水の復路２８又は往路２７とする。観察装置先端部に冷却水の折り返し部２９を有するので、往路２７から注入した冷却水が復路２８を通って循環することができる。観察装置が可撓性を有するため、挿入口の手前に十分な自由空間が存在しない場合でも、観察装置を挿入することが可能になる。また、観察個所の内部空間が直線状ではなく狭隘な曲がり形状を有する場合においても、本発明によって観察装置をたわませることにより、観察装置を内部空間の奥まで挿入することが可能になる。
【００３２】
本発明で用いるフレキシブルホースとしては、薄層ステンレス鋼板を用いることができる。内管にはシリコン・テフロン等のゴムを用いることも可能であるが、冷却水を圧入して循環させるために２〜３ｋｇ／ｃｍ²の圧力が必要であるため、ステンレス製の方が好ましい。
【００３３】
観察装置１が可撓性を有するので、観察対象としての内部構造に挿入して撮像を行っている状態において観察装置１がぶれないように固定することが肝要である。例えば、本発明の上記（１２）におけるぶれ防止ガイドとしてスキー板状のそりを観察装置１の外面に複数設置しておくことも有効である。
【００３４】
本発明の上記（２）による観察装置においては、撮像装置３として、図５に示すように通常の２次元ＣＣＤカメラを用いた撮像を行い、該撮像画像を観察することによって内部構造の内周面を観察しても良い。また、図２に示すように内表面１０の線状の観察個所３１を環状の撮像素子３３によって撮像する方法を用いてもよく、更に本発明の上記（１）と同様、図１に示すように観察装置先端に円錐状の鏡６を設け、該鏡に反射させて内表面１０の線状の観察個所３１を環状の撮像素子３３によって撮像する方法を用いる。
【００３５】
コークス炉の燃焼室１４の内表面を観察する観察装置に本発明を適用する場合においては、燃焼室の上方に十分な自由空間を確保することができるので、図７（ａ）に示すように、コークス炉１２の炉上に横移動装置４１を設け、横移動装置４１の上に昇降装置４２を設け、昇降装置４２によって長い管状の観察装置１を昇降させて観察装置１を燃焼室挿入口１６から挿入し、観察装置１の先端に設けた撮像装置３によって内部の観察を行うことができる。
【００３６】
コークス炉のＣＯＧガンダクト１７、ダクト１９の内表面を観察する観察装置に本発明を適用する場合においては、入口の手前に十分な自由空間を確保することができないので、図７（ｂ）に示すようにフレキシブルホースを用いた可撓性を有する観察装置１を用いて観察を行う必要がある。
【００３７】
【実施例】
（実施例１）
コークス炉の蓄熱室部１５は、熱交換し易いスロット状煉瓦と全体の上部荷重を支える壁煉瓦（ピラウォールという）から構成されるが、壁煉瓦の中を貫通して地下室から燃焼室１４に熱交換用スロット煉瓦を介さずに燃料ガスを供給するダクト１９がある。一般的にはCOGが使用されるがこのダクト１９は、操業中の温度変化により亀裂や欠損が発生しやすい。
【００３８】
本実施例では、この内径１４０ｍｍ長さ７ｍのＣＯＧダクト１９内の亀裂状態を把握するために、本発明の観察装置１を採用した。
【００３９】
観察装置外径を80mmφに抑え、フレキシブルホース外管２４は薄層ステンレス製の蛇腹ホースを採用した。この部位は、下部温度は200〜400℃、上部は800℃前後と急激に温度が変化している。そのため3重管のホースに冷却水を通しその中心部に冷風を送りながら観察装置内部に撮像装置を内蔵し、冷却ホースの先端約30mmのところにステンレス製円錐状の鏡６を設置した。撮像装置及び円錐状の鏡の部分は図１に示すとおりであり、フレキシブルホースによる外形は図５に示すとおりである。
【００４０】
地下室は、高さが2mと低く、ダクト長は７ｍと長いために剛体の観察装置であった場合は、挿入が不可能であった。今回の可撓性を有する観察装置を用いたことにより、内部状態を鮮明に把握することができた。このダクト径は140mmφであるのに対して装置外形は80mφであることから装置のぶれが課題となったが、装置外管２４の先端部にぶれ防止ガイドとして円周方向3箇所金属性ソリを設けた。この長さは100mmで先端部と後端部はスキー板の先端部構造に類似したベンド形状とした。
【００４１】
このぶれ防止ガイドの部位は冷却構造としていないが、観察所要時間が数分間であることから耐熱性は問題なかった。この試験の前にローラー構造のぶれ防止ガイドを設置したが、直径7mmφ程度の小さいローラーしか設置できない為に、亀裂部があった場合、動きが鈍くなる結果となった。先端の円錐状の鏡６はステンレス製としたが、3重管中心部を通す冷却空気３０により冷却されて高温雰囲気に耐えることができた。更に、データスキャンは上昇途中、０．０５秒毎にシャッターを切る方式にセットした。この部位の煉瓦構造がわかっているために画像から損傷部位を特定することは、容易であった。
【００４２】
また、円錐状の鏡の耐熱性を高めるために、装置外管２４の延長上に表面に熱線反射加工をした石英ガラス製円筒状ダクトを設置した。このダクトは、冷却空気を拡散させずに円錐状の鏡まで到達する狙いと、微粉塵を含む雰囲気の排除、周辺ダクトからの熱線を抑えることを目的に設置した。その結果、円錐状の鏡の温度上昇も500℃以下に抑えることができ、安定した画像を得ることができた。
【００４３】
（実施例２）
次に、本発明の観察装置をソールフリュー１８内の観察に使用した。この部位の温度条件は200℃〜400℃、断面形状は200×450と大きな矩形構造であった。自発光が無く暗いために、この観察装置先端に光源９としてＬＥＤを設置し、円錐状の鏡を介して照明を観察したいダクト内壁面に照射した。この部位の傷は側面と上面の3面に多いために、本法が有効であった。水平ダクトであるために、本発明装置の下部にぶれ防止ガイドとして２輪の足を設け、スムーズに挿入可能な構造とした。観察装置のフレキシブルホース３重管からなる主要構造は実施例１と同じとしたが、ダクト内に挿入する速度は一定とし、１ｍｍ毎のシャッター速度として、得られた画像は奥行き方向1スキャンデータ毎に1mm幅の画像情報を貼り合わせて展開図を作成する手法とした。この結果、ソールフリュー内損傷状態、たとえば目地開きなどが良く観察できた。また、この部位においては、本法の変化型として観察視野を挿入装置と９０度曲げ側面を見る装置でも可能であったが、上面・側面の奥行き方向での関係を把握する意味では、本発明の方法がすぐれていた。
【００４４】
（実施例３）
次にＣＯＧガンダクト１７にて本発明の観察装置を用いて観察した。観察装置１をＣＯＧガンダクト１７に挿入する状況を図７（ｂ）に示す。この部位は温度850℃、直径130ｍｍであり、奥行きは15ｍと長く壁面の亀裂観察を目的として、本装置を水平に用いた。この場合も、フレキシブルホース外管２４の先端部下部に2本のソリを設け、その他の条件は実施例１と同様とした。水量は約100リットル／分程度とし、中心部に通す冷却空気は200リットル／分とした。上記実施例１、実施例２と同様、ＣＯＧガンダクト内の損傷状況を的確に把握し、補修計画を立案することができた。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は、管状若しくは溝状の内部構造の内表面を観察する観察装置において、観察装置先端に設けた撮像装置で構造物内周表面の特定の個所全周を線状に観察し，観察装置をその軸線方向に一定速度で移動しつつ撮像を行い、時間軸を観察個所の軸線方向位置とし、上記線状の撮像結果を軸線方向に垂直な方向として２次元に展開することにより、観察装置の移動範囲内において、観察個所の内表面の全周を展開した撮像結果を得ることができる。
【００４６】
本発明はまた、撮像装置の視野前方に円錐状の鏡を設け、鏡の円錐頂部を撮像装置の方向を向けることにより、鏡部分の観察装置円周方向全周の映像が鏡に反射して撮像装置によって観察可能になり、壁面の全周にわたって壁面にほぼ垂直方向に観察することになるので、観察装置の位置や角度が若干ずれても撮像結果のぶれを小さく留めることができる。
【００４７】
本発明は更に、観察装置の外周部を３重管フレキシブルホースで構成することにより、観察装置を冷却水で冷却しつつ可撓性を持たせることができ、観察装置の挿入口の手前に十分な自由空間が存在しない場合でも、観察装置を挿入することが可能になる。また、観察個所の内部空間が直線状ではなく狭隘な曲がり形状を有する場合においても、本発明によって観察装置をたわませることにより、観察装置を内部空間の奥まで挿入することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の円錐状の鏡を有する観察装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の観察装置を示す斜視図である。
【図３】本発明の観察装置を示す斜視部分断面図である。
【図４】本発明の観察装置による内周面観察状況を示す図であり、（ａ）は観察中の観察装置、（ｂ）は観察結果を示す図である。
【図５】本発明のフレキシブルホースを有する観察装置の斜視図である。
【図６】コークス炉の斜視断面図である。
【図７】本発明の観察装置をコークス炉の観察に使用する状況を示す概念図であり、（ａ）は燃焼室を観察する状況を示す図、（ｂ）はＣＯＧダクト内を観察する状況を示す図である。
【符号の説明】
１観察装置
２外周部
３撮像装置
４撮像面
５対物レンズ
６円錐状の鏡
７ケーブル
８照明装置
９光源
１０内表面
１１内部構造
１２コークス炉
１３炭化室
１４燃焼室
１５蓄熱室
１６燃焼室挿入口
１７ＣＯＧガンダクト
１８ソールフリュー
１９ダクト
２１外管
２２仕切り管
２３内管
２４フレキシブルホース外管
２５フレキシブルホース仕切り管
２６フレキシブルホース内管
２７往路
２８復路
２９折り返し部
３０冷却ガス
３１線状の観察個所
３２光路
３３環状の撮像素子
３４傷
３５矩形画像
３６フィルター
４１横移動装置
４２昇降装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an observation apparatus for observing the inside of a narrow, tubular or groove-like internal structure in a coke oven.
[0002]
[Prior art]
In a coke oven, a large number of combustion chambers and flues are placed inside, the interior is exposed to high temperatures, and the brick surface is damaged. Observe the damage and repair the brick surface according to the damage. Need to be done. The combustion chambers and flues in these coke ovens are usually extremely narrow and must be observed and repaired at high temperatures.
[0003]
With respect to the coke oven, as shown in FIG. 6, a carbonization chamber 13 for carbonizing coke, a combustion chamber 14 arranged alternately with a large number of carbonization chambers, and an intermediate height between the heat storage chamber and the combustion chamber. A duct (COG gun duct 17) for supplying COG from the base, a duct 19 for supplying fuel gas to the combustion chamber by vertically penetrating from a basement (pillar wall) of the heat storage chamber, and the sole flue portion 18 are configured. Although the width of the carbonization chamber 13 is extremely narrow, it is possible to insert an observation device and a repair device having a height within the height of the carbonization chamber from the furnace port of the carbonization chamber, and various carbonization chambers can be inserted. Observation / repair devices have been proposed. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 11-106755, the observation apparatus inserted in the carbonization chamber is moved while observing the carbonization chamber, and the images obtained during the movement are combined to obtain an observation image of the entire furnace wall. A possible invention is described.
[0004]
Of the structure of the coke oven, other than the carbonization chamber, that is, the combustion chamber 14, the COG gun duct 17, the fuel gas supply duct 19, and the sole fluted portion 18, the opening on the surface of the furnace body is narrow and the depth is extremely deep. The shape is a tubular or rectangular tubular or groove-like shape, and it is impossible to insert a large observation device as in the case of the carbonization chamber 13.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-136386 discloses an observation device having a camera lance that is inserted into a combustion chamber through a flue hole in the ceiling of the combustion chamber and can be rotated about an axis as an observation / repair device for the coke oven. Has been. The camera lance has a small cross section so that it can be inserted from the flew hole, and has a length for observing the entire height in the combustion chamber, and the camera lance is cooled with cooling water. A CCD camera is disposed at the tip of the camera lance. The visual field direction of the CCD camera is perpendicular to the axis of the camera lance and faces the wall of the combustion chamber, and the entire circumference of the wall can be observed by turning the camera lance 360 ° around the axis. Visually check the observation status on the camera with a monitor and find the place to be repaired.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In an observation apparatus for observing the inner surface of a tubular or groove-like internal structure in a coke oven, as in the invention described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-136386, the observation camera faces the wall surface perpendicular to the axis, and the camera lance is When turning and observing the entire circumference of the wall surface, confirmation of the point requiring repair is visual confirmation using a monitor. In this case, only a part of the inner surface can be observed at the same time, and it is difficult to grasp the situation of the entire inner peripheral surface of the structure to be observed at once.
[0007]
Since a wide range of the inner peripheral surface is accommodated in one field of view, it is possible to take a picture with the camera's field of view directed in the direction of the axis of the camera lance and the wall surface in the field of view at a shallow angle. The image of the inner wall taken in this way does not enter the field of view on the side very close to the camera, and on the contrary, the image on the side far from the camera has a small shooting range, and the necessary resolution cannot be obtained. Also, with such a photographing method, it is difficult to focus on the entire field of view.
[0008]
When observing a tubular internal structure having a high temperature and a deep depth, if the internal structure is linear, an observation device for insertion into the interior can be a long linear device. In the invention described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-136386, the camera lance has a structure that is long enough to be inserted through the flue hole and observe the combustion chamber and is cooled by cooling water. However, in order to use such a device, there must be a sufficiently wide free space for placing a long and straight camera lance in front of the insertion slot. If there is not enough free space before the insertion port, it is impossible to insert the camera lance even if the internal structure is linear.
[0009]
The present invention is an observation apparatus for observing the inner surface of a tubular or groove-like internal structure at a high temperature in a coke oven, and can grasp the surface state of all inner peripheral surfaces to be observed collectively, and A first object is to provide an observation apparatus capable of obtaining sufficient resolution even in a portion. Another object of the present invention is to provide an observation apparatus capable of observing the inner surface of a tubular or groove-like internal structure that is high in temperature and lacks free space before the insertion opening.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) An observation apparatus 1 for observing the inner surface 10 of the internal structure 11 of the coke oven, wherein an imaging apparatus 3 having a longitudinal direction of the observation apparatus 1 as a visual field direction is arranged at the distal end of the observation apparatus. The entire circumference of a specific portion of the surface of the coke oven is observed linearly, the signal communication and power cable 7 are passed through the inside of the observation apparatus, and a conical mirror 6 is provided in front of the field of view of the imaging apparatus 1. An observation apparatus characterized in that the cone apex portion 6 faces the direction of the image pickup apparatus 3, and an image of the entire circumference of the observation apparatus circumferential direction is reflected by a mirror and can be observed by the image pickup apparatus.
(2) The observation device 1 has a flexible tubular shape, and the outer peripheral portion 2 of the observation device 1 is formed with a cooling water flow path by a coaxial triple tube flexible hose. The observation apparatus according to (1), which includes a return path 28 and a turn-back portion 29 at the distal end portion of the observation apparatus, and the imaging apparatus 3 is disposed at the distal end of the observation apparatus.
(3) A light source 9 is provided at the tip of the observation apparatus 1, and the light from the light source 9 is reflected by the conical mirror 6 to irradiate the entire circumference of the observation apparatus with the light and observe the observation site. The observation apparatus according to (1) or (2), characterized in that:
( 4 The light source 9 irradiates illumination with energy stronger than natural light of the observation site. (3) The observation apparatus described.
( 5 ) The cooling gas 30 is sent from the outside to the space that penetrates the signal communication and power cable 7 inside the observation apparatus, and the cooling gas 30 is blown out from the tip of the observation apparatus 1 and blown onto the conical mirror 6. (1) to ( 4 ).
( 6 The image pickup device 3 is a CCD camera, and the image pickup device of the CCD camera is an image pickup device arranged in an annular shape, and the annular image pickup device 33 takes an image of the linear observation portion 31 on the inner peripheral surface. Characteristic (1) to ( 5 ).
( 7 (1) A one-dimensional CCD element as a ring-shaped imaging element. 6 ) Observation apparatus.
( 8 The imaging device 3 is a CCD camera, and an annular portion of the two-dimensional imaging element of the CCD camera is selected as an observation target, and a linear observation point 31 on the inner peripheral surface is selected by the annular portion. (1) to ( 5 ).
( 9 ) While moving the observation device 1 in its axial direction, the entire circumference of the observation device in the circumferential direction is imaged by the annular imaging element 33 or the annular portion of the imaging element, and the imaging result is developed as a rectangular image 35; One of the rectangular images 35 is made to correspond to the entire circumference of the observation apparatus in the circumferential direction, and the other side is made to correspond to the axial movement position (above ( 6 ) To ( 8 ).
( 10 ) The axial movement speed of the observation device 1 or the axial position of the observation device is measured, and based on the measurement result, the position of the other side of the rectangular image 35 is made to correspond to the observation site. 9 ) Observation apparatus.
( 11 (1) The observation device 1 for observing the inside of a high-temperature coke oven, wherein a filter 36 for reflecting heat rays is provided between the observation site and the imaging device. 10 ).
(12) The observation device according to any one of (1) to (11) above, wherein a blur prevention guide is provided at a tip of the observation device.
[0011]
The above ( 2 5), the observation device 1 has a flexible tubular shape, and the outer peripheral portion 2 of the observation device 1 is cooled by a coaxial triple tube flexible hose (24, 25, 26). A water flow path is formed, and the cooling water flow path includes an outward path 27, a return path 28, and a folded portion 29 at the tip of the observation apparatus. Since the outer peripheral part 2 is comprised with the flexible hose, the observation apparatus 1 has flexibility. The flexible hose has three layers, and the space between the flexible hose outer tube 24 and the flexible hose partition tube 25 is used as the cooling water outward passage 27 or the return passage 28, and the space between the flexible hose partition tube 25 and the flexible hose inner tube 26 is used. Is the return path 28 or the outbound path 27 of the cooling water. Since the cooling water return portion 29 is provided at the tip of the observation device, the cooling water injected from the forward path 27 can circulate through the return path 28. Since the observation apparatus has flexibility, the observation apparatus can be inserted even when there is not enough free space in front of the insertion port. Even in the case where the internal space of the observation site is not linear but has a narrow curved shape, the observation device can be inserted into the interior space by bending the observation device according to the present invention.
[0012]
FIG. In Leave The imaging device 3 with the longitudinal direction of the observation device as the visual field direction is arranged at the tip of the observation device, and the imaging device 3 observes the entire circumference of a specific portion of the inner surface of the coke oven linearly (31). The observation apparatus 1 is imaged while moving in the axial direction at a constant speed, the time axis is set to the axial position of the observation location, and the imaging result of the linear observation location 31 is set to a direction perpendicular to the axial direction in two dimensions. If developed, an imaging result obtained by developing the entire circumference of the inner surface of the observation location within the movement range of the observation device can be obtained.
[0013]
above Thus, when the visual field direction of the imaging device 3 is directed to the axial direction of the observation device 1, the imaging device 3 observes the wall surface from an oblique direction with a low angle, and there is a slight shift in the position and angle of the observation device 1. This leads to large blurring of the imaging results. The above ( 1 ) As shown in FIG. , Imaging A conical mirror 6 is provided in front of the field of view of the apparatus 3, and the top of the cone of the mirror 6 is directed toward the image pickup apparatus. Thereby, the image of the entire circumference of the observation apparatus circumferential direction is reflected by the mirror 6 and can be observed by the imaging apparatus 3. A linear observation point 31 is observed about a specific part of the inner peripheral surface of the structure using the reflection of the mirror. That is, by using the mirror 6, observation is performed in a direction substantially perpendicular to the wall surface over the entire circumference of the wall surface, so that even if the position and angle of the observation device 1 are slightly deviated, blurring of the imaging result can be kept small. . In addition, by using the conical mirror 6, it is possible to capture an image of the entire circumference of the wall surface with a single imaging device 3.
[0014]
In the imaging apparatus, the above ( 6 If the image pickup device of the CCD camera is arranged in a ring shape as in (), an image of the entire circumference of a specific location on the inner peripheral surface of the structure is imaged on the ring-like image pickup device 33, so that the image pickup device is inside the structure. It becomes possible to observe the entire circumference of a specific portion of the circumferential surface in a line. The above ( 8 ), An annular portion of the two-dimensional image sensor may be selected as an observation target, and a linear portion of the entire circumference of the observation apparatus may be imaged by the annular portion.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, the above of the present invention (1 ) ( 3 ) ~ ( 12 ) Will be described with reference to FIGS.
[0016]
Since the observation apparatus 1 is inserted into the high-temperature tubular or groove-like internal structure 10 in the coke oven, the observation apparatus 1 has an elongated cylindrical external shape, and the outer peripheral portion 2 of the observation apparatus 1 has a water cooling structure. As shown in FIG. 3, the inner structure of the outer peripheral portion 2 is a triple pipe structure of an outer tube 21, a partition tube 22, and an inner tube 23, and between the inner tube 23 and the partition tube 22, a forward path 27 of cooling water, an outer tube A return path 28 for cooling water is provided between 21 and the partition tube 22. The forward path 27 and the backward path 28 may be reversed, but the former is preferable in order to keep the temperature of the space through which the cable 7 passes low. By providing the cooling water folding portion 29 at the tip of the outer peripheral portion 2, the cooling water can be passed through the outer peripheral portion 2 to cool the observation device.
[0017]
An imaging device 3 is provided inside the tip of the observation device 1. The imaging device 3 has an objective lens 5 and an imaging surface 4 inside. In the present invention, only the image formed on the annular imaging element 33 in the imaging surface 4 is the observation target. Inside the outer peripheral portion 2 of the observation apparatus 1 is housed a signal communication and power cable 7 for coupling between the imaging apparatus 3 and an external device.
[0018]
The embodiment shown in FIG. 1 ), A conical mirror 6 is provided in front of the field of view of the imaging device 3, and the top of the cone of the conical mirror 6 faces the direction of the imaging device 3. The optical path 32 that has passed through the objective lens 5 from the imaging surface 4 is reflected by the surface of the conical mirror 6 and reaches a linear observation point 31 on the inner peripheral surface 10 of the internal structure 11. As a result of forming such an optical path 32, the image of the linear observation point 31 is formed on a portion of the annular imaging element 33 on the imaging surface 4. Therefore, if the imaging information obtained in the annular imaging element 33 is used, an image of the linear observation location 31 on the inner peripheral surface 10 can be obtained. That is, an image of the entire inner peripheral surface 10 can be obtained on the imaging surface 4 at a time.
[0019]
The angle between the optical path 32 and the inner peripheral surface 10 can be substantially vertical. Therefore, even if the position of the tip of the observation apparatus 1 is slightly deviated in the internal structure 11, the position of the linear observation point 31 as the imaging position hardly fluctuates. Even when the direction of the tip of the observation apparatus 1 is slightly blurred, the imaging position is slightly blurred. Therefore, it is possible to perform observation without worrying much about the shake of the observation apparatus.
[0020]
A method for obtaining an image of the surface of the inner peripheral surface 10 using the image information of the linear observation portion 31 of the inner peripheral surface 10 thus obtained will be described with reference to FIG. In FIG. 4A, the observation device 1 images a linear observation portion corresponding to A1 to A4 of the inner peripheral surface 10 at time t1. The observation apparatus 1 moves in the internal structure at a constant speed, and images linear observation points corresponding to B1 to B4 on the inner peripheral surface 10 at time t2. The imaging result is developed as shown in FIG. The imaging results of A1 to A4 at time t1 are displayed at positions A1 to A4 (to A1) in FIG. The results captured continuously or at short intervals from time t1 to t2 are displayed on the screen shown in FIG. 4 (b) with the positions being sequentially changed, and the images at time t2 are displayed at positions B1 to B4 (to B1). Is done. The display image obtained as described above is the above ( 9 Corresponds to the rectangular image 35 in FIG. In addition, the above ( 10 4), the axial movement speed of the observation apparatus 1 or the axial position of the observation apparatus is measured, and based on the measurement result, the position of the other side of the rectangular image 35 is made to correspond to the observation site, so that FIG. The length of the vertical axis of the rectangular image 35 in (b) can be made to correspond to the axial length of the inner peripheral surface 10 of the internal structure depending on the moving speed and elapsed time of the observation device 1. The scratches 34a and 34b existing on the inner peripheral surface 10 in FIG. 4A are displayed as the scratches 34a and 34b in the display of FIG. 4B. The rectangular image 35 can be displayed on a computer display such as a CRT or a liquid crystal display device, or can be printed by a printing device.
[0021]
As described above, according to the present invention, the inner peripheral surface of the tubular or groove-like internal structure in the coke oven can be obtained as a development view without distortion, and the inner surface scratch condition observed in this development view can be obtained. Based on this, it becomes possible to make an internal surface repair plan accurately.
[0022]
Implementation shown in FIG. The form is The imaging device 3 directly observes the inner surface 10 of the internal structure 11. What forms an image on the portion of the annular imaging element 33 on the imaging surface 4 is a portion of the linear observation portion 33 on the inner surface 10. That is, an image of the linear observation point 33 on the inner surface 10 is formed on the annular imaging element 33, and imaging information obtained by the annular imaging element 33 is used. This way , FIG. The observation result can be displayed as a developed view of the inner surface as shown in FIG.
[0023]
The above ( 6 ), The imaging device 3 is a CCD camera, the imaging device of the CCD camera is an annular imaging device, and the linear imaging portion 33 is preferably imaged by the annular imaging device 33. . This is because the CCD camera can be easily downsized and can be obtained at low cost. In addition, the above ( 7 It is preferable to use a one-dimensional CCD element as the annular imaging element 33 as shown in FIG. Furthermore, the above ( 8 ), The CCD camera has a two-dimensional image sensor, and an annular portion of the two-dimensional image sensor is selected as an observation target, and the inner peripheral surface is linearly formed by the annular image sensor 33 portion. It is also possible to take an image of the observation point 31 of the above. A CCD camera having a two-dimensional image sensor can be obtained very easily as a consumer product or an industrial camera. It is possible to easily extract only the information captured by the annular image sensor 33 from the video information captured by the two-dimensional image sensor by the circuit correspondence or the software correspondence of the image processing apparatus.
[0024]
When the inner surface 10 of the internal structure 11 is heated to a high temperature, it is also possible to take an image based only on the self-light emission of the inner surface 10. When there is little self-light emission on the inner surface and the light from the outside does not reach enough, as shown in FIG. 2, an illuminating device 8 is arranged together with the imaging device 3 at the tip of the observing device 1 to illuminate the observation location. Observation is preferred. In particular, in the present invention having the conical mirror 6, the above ( 3 ), A light source 9 is provided at the tip of the observation device 1 (FIG. 3), and the light from the light source 9 is reflected by the conical mirror 6 to irradiate the entire circumference of the observation device in the circumferential direction. Then, it is preferable to observe the linear observation portion 31. Light can be irradiated substantially perpendicularly to the inner surface 10, and a sufficient illumination effect can be obtained even with a small amount of light.
[0025]
About irradiation of the light by the illuminating device 8 or the light source 9, said ( 4 It is preferable to illuminate illumination with energy stronger than natural light at the observation site.
[0026]
In the present invention using the conical mirror 6, when the internal structure of the observation site is high temperature, it is necessary to cool the conical mirror 6. The above ( 5 ), The cooling gas 30 is sent from the outside to the space that penetrates the signal communication and the power cable 7 inside the observation apparatus, and the cooling gas 30 is blown out from the tip of the observation apparatus 1 and blown onto the conical mirror 6. The conical mirror 6 can be cooled. When the conical mirror 6 is made of stainless steel, the conical mirror 6 is cooled by blowing the cooling gas 30 as described above, so that the internal structure 11 is observed even at a temperature of about 800 ° C. It can be performed.
[0027]
When the inner surface 10 of the observation site is extremely hot, it is necessary to protect the observation apparatus 1 from being damaged by the radiant heat from the inner surface 10. The above ( 11 ), The observation device 1 can be protected from radiant heat by providing a filter 36 that reflects heat rays between the observation site and the imaging device 1 (FIG. 5). As the filter 36, for example, a material obtained by evaporating metal on quartz glass may be used.
[0028]
When the observation apparatus 1 is moved in the axial direction while imaging the inner peripheral surface, if the observation apparatus is shaken, the imaging result is blurred. In the embodiment shown in FIG. 1, the influence of blur is small, but a still better image can be obtained as the blur of the observation apparatus is smaller. In the embodiment shown in FIG. 2, it is particularly necessary to reduce the shake of the observation apparatus. In order to smoothly move the wall up and down, the above ( 12 When the guide for preventing shaking is provided and the roller guide is provided on the outer periphery of the apparatus as shown in FIG. 5) or inserted into the horizontal duct, it is effective to provide a roller or a warp on the lower surface of the apparatus.
[0029]
The above ( 2) Will be described with reference to FIG.
[0030]
When observing the high-temperature and deep tubular internal structure of the coke oven, if there is not enough free space before the insertion port, the observation device is installed inside even if the internal structure is linear. If a linear device corresponding to the depth of the structure is used, an observation device cannot be inserted.
[0031]
The above ( 2 ), The outer peripheral portion 2 of the observation apparatus 1 is formed with a cooling water flow path by coaxial triple tube flexible hoses (24, 25, 26), and the cooling water flow path is turned back at the forward path 27, the return path 28, and the distal end of the observation apparatus. Part 29. Since the outer peripheral part 2 is composed of a flexible hose, the observation device 1 having a tubular shape has flexibility. The flexible hose has three layers, and the space between the flexible hose outer tube 24 and the flexible hose partition tube 25 is used as the cooling water outward passage 27 or the return passage 28, and the space between the flexible hose partition tube 25 and the flexible hose inner tube 26 is used. Is the return path 28 or the outbound path 27 of the cooling water. Since the cooling water return portion 29 is provided at the tip of the observation device, the cooling water injected from the forward path 27 can circulate through the return path 28. Since the observation apparatus has flexibility, the observation apparatus can be inserted even when there is not enough free space in front of the insertion port. Even in the case where the internal space of the observation site is not linear but has a narrow curved shape, the observation device can be inserted into the interior space by bending the observation device according to the present invention.
[0032]
As the flexible hose used in the present invention, a thin-layer stainless steel plate can be used. It is possible to use rubber such as silicon Teflon for the inner tube, but it is 2-3 kg / cm in order to press-fit and circulate the cooling water. ² Therefore, stainless steel is preferable.
[0033]
Since the observation apparatus 1 has flexibility, it is important to fix the observation apparatus 1 so that it does not shake in a state where the observation apparatus 1 is inserted into the internal structure as an observation target and imaging is performed. For example, the above ( 12 It is also effective to install a plurality of ski plate-shaped sleds on the outer surface of the observation apparatus 1 as an anti-shake guide.
[0034]
The above ( 2 In the observation apparatus according to FIG. 5, even if the imaging apparatus 3 performs imaging using a normal two-dimensional CCD camera as shown in FIG. 5 and observes the captured image, the inner peripheral surface of the internal structure is observed. good. In addition, FIG. As shown in FIG. 4, a method of imaging the linear observation portion 31 of the inner surface 10 with the annular imaging element 33 may be used. 1 1), a conical mirror 6 is provided at the tip of the observation apparatus as shown in FIG. 1, and a linear observation point 31 on the inner surface 10 is imaged by the annular imaging element 33 by reflecting the reflection on the mirror. Ru .
[0035]
In the case where the present invention is applied to an observation apparatus for observing the inner surface of the combustion chamber 14 of the coke oven, a sufficient free space can be secured above the combustion chamber, so that as shown in FIG. The lateral movement device 41 is provided on the furnace of the coke oven 12, the elevation device 42 is provided on the lateral movement device 41, the long tubular observation device 1 is moved up and down by the elevation device 42, and the observation device 1 is inserted into the combustion chamber insertion port. It is possible to observe the inside with the imaging device 3 inserted from 16 and provided at the tip of the observation device 1.
[0036]
In the case where the present invention is applied to an observation apparatus for observing the inner surfaces of the COG gun duct 17 and the duct 19 of the coke oven, a sufficient free space cannot be ensured before the entrance, so that it is shown in FIG. Thus, it is necessary to perform observation using the observation device 1 having flexibility using a flexible hose.
[0037]
【Example】
Example 1
The heat storage chamber portion 15 of the coke oven is composed of slot bricks that are easy to exchange heat and wall bricks (called pyrawalls) that support the entire upper load. There is a duct 19 for supplying fuel gas without using a heat exchange slot brick. Generally, COG is used, but the duct 19 is likely to be cracked or chipped due to a temperature change during operation.
[0038]
In this example, the observation apparatus 1 of the present invention was employed in order to grasp the crack state in the COG duct 19 having an inner diameter of 140 mm and a length of 7 m.
[0039]
The outer diameter of the observation device was suppressed to 80 mmφ, and the flexible hose outer tube 24 was a bellows hose made of thin-layer stainless steel. In this part, the temperature of the lower part is drastically changed to 200 to 400 ° C., and the upper part is about 800 ° C. For this purpose, an imaging device was built in the observation apparatus while cooling water was passed through the hose of the triple pipe and cooled air was sent to the center, and a stainless steel cone-shaped mirror 6 was installed about 30 mm at the tip of the cooling hose. The imaging device and the conical mirror are as shown in FIG. 1, and the outer shape of the flexible hose is as shown in FIG.
[0040]
The basement was as low as 2m and the duct length was as long as 7m, so it was not possible to insert it if it was a rigid observation device. By using this flexible observation device, the internal state could be clearly grasped. Although this duct diameter is 140mmφ and the outer shape of the device is 80mφ, the shake of the device has become a problem, but at the tip of the device outer tube 24, three metallic sleds in the circumferential direction are used as a shake prevention guide. Provided. The length was 100 mm, and the front end and rear end had a bend shape similar to the structure of the front end of the ski.
[0041]
Although the part of the shake prevention guide is not a cooling structure, the heat resistance is not a problem because the observation time is several minutes. Before this test, an anti-blurring guide with a roller structure was installed, but only a small roller with a diameter of about 7 mmφ could be installed. Although the conical mirror 6 at the tip is made of stainless steel, it was cooled by the cooling air 30 passing through the center of the triple tube and could withstand a high temperature atmosphere. In addition, the data scan was set to release the shutter every 0.05 seconds during the rise. Since the brick structure of this part is known, it was easy to identify the damaged part from the image.
[0042]
Further, in order to increase the heat resistance of the conical mirror, a quartz glass cylindrical duct whose surface was subjected to heat ray reflection processing was installed on the extension of the apparatus outer tube 24. This duct was installed for the purpose of reaching the conical mirror without diffusing the cooling air, eliminating the atmosphere containing fine dust, and suppressing the heat rays from the surrounding duct. As a result, the temperature rise of the conical mirror could be suppressed to 500 ° C. or less, and a stable image could be obtained.
[0043]
(Example 2)
Next, the observation apparatus of the present invention was used for observation in the sole flue 18. The temperature condition of this part was 200 ° C. to 400 ° C., and the cross-sectional shape was a large rectangular structure of 200 × 450. Since there was no self-light emission and it was dark, an LED was installed as a light source 9 at the tip of the observation device, and the inner wall surface of the duct to be observed through a conical mirror was irradiated. This method was effective because there were many scratches on the side and upper surface. Since it is a horizontal duct, a two-wheeled foot is provided as a shake prevention guide at the bottom of the device of the present invention so that it can be inserted smoothly. The main structure consisting of the flexible hose triple tube of the observation apparatus is the same as that of Example 1, but the speed of insertion into the duct is constant, and the obtained image is obtained for each scan data in the depth direction as a shutter speed of 1 mm. A method of creating a development view by pasting together 1 mm wide image information. As a result, it was possible to observe well the damage state in the sole flue, such as joint opening. In addition, in this part, as a variation of this method, an observation field of view could be used with an insertion device and a device for viewing a 90-degree bent side surface, but in the sense of grasping the relationship between the upper surface and the side surface in the depth direction, the present invention The method was excellent.
[0044]
(Example 3)
Next, the COG gun duct 17 was observed using the observation apparatus of the present invention. FIG. 7B shows a situation where the observation apparatus 1 is inserted into the COG gun duct 17. This part has a temperature of 850 ° C., a diameter of 130 mm, a depth of 15 m, and the apparatus was used horizontally for the purpose of observing cracks on the wall. Also in this case, two sleds were provided at the lower end of the flexible hose outer tube 24, and other conditions were the same as in Example 1. The amount of water was about 100 liters / minute, and the cooling air passing through the center was 200 liters / minute. Similar to Example 1 and Example 2 above, the damage situation in the COG gun duct was accurately grasped, and a repair plan could be drawn up.
[0045]
【The invention's effect】
The present invention relates to an observation apparatus for observing the inner surface of a tubular or groove-like internal structure, in which the entire circumference of a specific portion of the inner peripheral surface of the structure is linearly observed with an imaging device provided at the tip of the observation apparatus. The image is taken while moving in the axial direction at a constant speed, the time axis is set as the axial position of the observation location, and the linear imaging result is developed in a two-dimensional manner as a direction perpendicular to the axial direction. In the moving range, an imaging result in which the entire circumference of the inner surface of the observation point is developed can be obtained.
[0046]
In the present invention, a conical mirror is provided in front of the field of view of the imaging device, and the image of the entire circumference of the observation device in the circumferential direction of the mirror portion is reflected by the mirror by directing the top of the cone toward the imaging device. Observation is possible with the imaging device, and observation is performed in a direction substantially perpendicular to the wall surface over the entire circumference of the wall surface, so that even if the position or angle of the observation device is slightly shifted, blurring of the imaging result can be kept small.
[0047]
In the present invention, the outer peripheral portion of the observation apparatus is constituted by a triple tube flexible hose, so that the observation apparatus can be made flexible while being cooled with cooling water, and is sufficiently in front of the insertion port of the observation apparatus. Even when there is no free space, the observation device can be inserted. Even in the case where the internal space of the observation site is not linear but has a narrow curved shape, the observation device can be inserted into the interior space by bending the observation device according to the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an observation apparatus having a conical mirror according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an observation apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a perspective partial sectional view showing the observation apparatus of the present invention.
4A and 4B are diagrams showing an inner peripheral surface observation state by the observation apparatus of the present invention, in which FIG. 4A is an observation apparatus under observation, and FIG. 4B is a view showing an observation result.
FIG. 5 is a perspective view of an observation apparatus having a flexible hose according to the present invention.
FIG. 6 is a perspective sectional view of a coke oven.
FIG. 7 is a conceptual diagram showing a situation where the observation apparatus of the present invention is used for observation of a coke oven, (a) showing a situation of observing a combustion chamber, and (b) showing a situation of observing the inside of a COG duct. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Observation device
2 outer periphery
3 Imaging device
4 Imaging surface
5 Objective lens
6 Conical mirror
7 Cable
8 Lighting equipment
9 Light source
10 Inner surface
11 Internal structure
12 Coke oven
13 Carbonization chamber
14 Combustion chamber
15 Thermal storage room
16 Combustion chamber insertion port
17 COG Gun Duct
18 Sole Fleur
19 Duct
21 Outer pipe
22 Partition tube
23 Inner pipe
24 Flexible hose outer tube
25 Flexible hose divider tube
26 Flexible hose inner pipe
27 Outbound
28 Return
29 Folding part
30 Cooling gas
31 Linear observation points
32 light path
33 Annular imaging device
34 wounds
35 Rectangular image
36 filters
41 Horizontal movement device
42 Lifting device

Claims

An observation device for observing the inner surface of a coke oven internal structure, wherein an imaging device having a longitudinal direction of the observation device as a visual field direction is arranged at the tip of the observation device, and the imaging device is arranged at all specific positions on the inner surface of the coke oven. The circumference is observed in a line, and the inside of the observation device is penetrated by a signal communication and power cable, and has a conical mirror in front of the field of view of the imaging device, and the cone top of the mirror faces the direction of the imaging device An observation apparatus, wherein an image of the entire circumference of the observation apparatus is reflected by a mirror and can be observed by the imaging apparatus.

The observation apparatus has a flexible tubular shape, and a cooling water flow path is formed on the outer peripheral portion of the observation apparatus by a coaxial triple tube flexible hose. The cooling water flow path includes an outward path, a return path, and an observation apparatus. The observation apparatus according to claim 1, wherein the observation apparatus includes a folded portion at a distal end portion, and an imaging apparatus is disposed at a distal end of the observation apparatus.

A light source is provided at the tip of the observation device, the light from the light source is reflected by the conical mirror, and the observation region is observed by irradiating the entire circumference of the observation device with light. The observation apparatus according to 1 or 2.

The observation apparatus according to claim 3, wherein the light source irradiates illumination having energy stronger than natural light of an observation site.

Observation device sends the signal communication and the cooling gas from the outside into the space through the power cable inside claims 1 to 4, characterized in that spraying on the conical mirror burst out from the tip of the viewing device the cooling gas The observation apparatus in any one of.

The image pickup apparatus is a CCD camera, and the image pickup device of the CCD camera is an image pickup device arranged in a ring shape, and the ring-shaped image pickup device picks up an image of a linear observation portion on the inner peripheral surface. Item 6. The observation device according to any one of Items 1 to 5 .

The observation apparatus according to claim 6 , comprising a one-dimensional CCD element as an annular imaging element.

The imaging device is a CCD camera, and an annular portion of a two-dimensional image sensor included in the CCD camera is selected as an observation target, and a linear observation portion on the inner peripheral surface is imaged by the annular portion. The observation apparatus according to any one of claims 1 to 5 .

The entire circumference in the circumferential direction of the observation apparatus is imaged by the annular imaging element or the annular portion of the imaging element while moving the observation apparatus in the axial direction, and the imaging result is developed as a rectangular image. the one side observation device circumferentially all around the to corresponding out, observation apparatus according to any one of claims 6 to 8 and the other side, characterized in that to correspond with the axial movement position.

The axial position of the axial movement speed or observation device of the observation device is measured, on the basis of the measurement results, according to claim 9, characterized in that to correspond with the observation site position of the other side of the rectangular image Observation device.

A viewing device for observing the internal high-temperature coke oven, the observation apparatus according to any one of claims 1 to 10, characterized by providing a filter for reflecting heat rays between the observed region and the imaging device.

The observation apparatus according to claim 1, further comprising a shake prevention guide at a tip of the observation apparatus.